Голямина И.П. - Ультразвук (маленькая энциклопедия) (1040516), страница 67
Текст из файла (страница 67)
1) = 10!ЗИ'зх)И'змх, где )Узх и И'змх — мощности сигйала соответственно на входе и на выходе УЛЗ, складываются иэ потерь на двукратное электромеханич. преобрааоваиие иа входном и выходном преобрааователях и потерь при распространении упругих волн в эвукопроводе. Первые зависят от типа применяемых преобравователей, их материала н конструкции, а вторые — от частоты (растут с ее увеличением), а также от материала и конструктивных особенностей звукопровода. У р о в ен ь л о ж и ы х сигналов (УЛС) определяетсяотиошением амплитуды павбольшего иэ ложных сигналов к амплитуде задержанного сигнала, К ложным относятся все сигналы на выходе УЛЗ, аадержка к-рых отличается от ааданнозз. Величина УЛС существенно зависит от конструкции авукопровода.
Температурный коэффициент задержки(ТКЗ) определяется гл. обр. зависимостью скорости распространения упругнл волн в эвукопроводе от темп-ры, что, ЛИНИИ ЗАДЕРЖКИ в свою очередь, определяется его материалом. В аависимости от назначения УЛЗ преобладающее значение получают те илн иные из упомянутых параметров.
УЛЗ условно можно разделить на трк группы в зависимости от вида применяемых упругих воли, формы ввукопровода и его размеров. В Уг!3 на обьемвых волнах акустич. знергия локализуется по всему сечению звуко- провода, размеры к-рого существенно превыигагот длину упругих волн; в УЛЗ на аа«врхяагтвых волнах упругие волны распространяются по поверхности звукопровода, размеры сечения к-рого также превышают длину упругих волн (акустич, энергия локализуется здесь в поверхностном слое, глубина к-рого соивмерима с длиной волвы); в валповодных УЛЗ авуств. ческая знергия лоналивуется по всему сечению звукопровода, однако его размеры соиамеркмы с длиной распространяющихся в нем упругих воли. В каждой из перечисленных групп можно выделить специальные, функционально обособленные УЛЗ. К ним относятся: калибрацнонные, включаемые <на отражение», дающие на выходе последовательность равноотстояп!их друг от друга аадержаиных сигналов при подаче на вход одиночного сигнала и применяемые преимущественно для контроля параметров радиолокационной аппаратуры; многоотводные, у к-рых несколько выходов с различными задержками при одном общем входе, применяемые в основном для формирования кодированных сигналов и в качестве согласованных фильтров для пх обработки; переменные, с плавно меняющейся задержкой, применяемые в специальной измернтельной аппаратуре; дисперсионные, у к-рых время задержки сигналов зависит от частоты и к-рые широко используются в устройствах формирования и сжатия сигналов с впутрппмпульсиой частотной модуляцией, Для дисперсионных УЛЗ в связи со спецпфич, характером их использования, помимо перечисленных параметров, обычно указываются также козфф.
сжатия (проиаведение полосы пропускания дисперсионвой Уг!3 й! па время дисперсии, или длительность растянутого сигнала т) и уровень боковых лепестков у сжатого сигнала. Перечисленные УЛЗ относятся к т. н. пассивным устройствам. Применение пьезополупроводника в качестве материала звукопровода позволяет испольаовать эффект усиления ухажра»вука (акустозлектронное взаимодействие), благодаря чему возможно существенное уменьшение потерь в УЛЗ; такие линни задержки наз. активными (см.
Азу«твэл«втравила). УЛЗ ма объемных волнах. Звуко- проводы зтих УЛЗ изготавливаются вз плавленого кварца, магниевого сплава, специального стекла, моно- кристаллов кварца и солей )(аС1, КС! и др., соответственно оии обычно наз. кварцевые, магниевые, стеклянные и монокристаллнческие. Увеличение времени задержки в пределах заданного размера авукопровода достигается за счет многократных отраже- Рва.
2. Направления расвраатравеввя ультразвукового пучка в ультра»вукавых линиях задержав с ззукавравааамв различной йормы: а — мвагаугальнай: б— прямоугольной с малыми углам» атраженвя; г — арнмаугальвай с углаыв отра- жения (5', г — «Лаухатажвайг. ний УЗ-ваго пучка от границ авукопровод — воздух на пути от входа до выхода УЛЗ (ркс. 2). Преобразователямн в этих УЛЗ служат пьазопластвнки преимущественно из пьеаокерамики или из крнсталлкч. кварца, к-рые закрепляются (приклеиваются, припаиваются или привариваются с помощью диффувионной сварки) на входном и выходном концах звуко- провода. Типичные значения параметров перечнсланных УЛЗ приведены в табл.
1В1 ЛИНИИ ЗЛДЕРЖКИ Табл, 1.— Типичные значения основных параметров УЛЗ на осъамных волнах Параметры УЛЗ Т, мкс ~ Ре МГЦ УЛС, нп ткз 10-, 1/грац и, цБ яо ЗООО 20 — 60 0,2-0,5 яо 1ООО 1Π— ОО 0,1 — О,З да 4000 20 -60 0,2-0,4 яа 1000 4 — 60 0,2 — 0,5 от — 26 ло -- 40 от -- 20 яо -- 30 от — 26 до — 40 от — 25 яо — 400 да 50 ао 60 до ЬО до 70 от — 70 до — 110 отж155аоз гЬО -,'. 00 от —,О, Ь но -1.1 0,0 Каарцеаые Магниевые Мононрксталлячвсяяе Стеклянные нрясталлнчеТ~рно- сняв „ааоц яомяен- плавленый сиро- кварц маг.
«анные ннеаый силан до 80 от — 26 до — ЗО отж 1,5 хаж 2,0 1Π— ЗО 0,2-0,3 да 1000 до 7ОО 1 — 20 10 — ЗО 0,1-0,2 1О-1ЬО О, 1-0, 3 от — 20 яо — 30 от ш 3 до ш 4 до 00 Каяяярацнанные у за Ряс. 3. Примеры конструкций многоотноянмх ультрааауяо- ных линий аадержян на объемных волнах. Сравнительно малый ТКЗ стеклннпых УЛЗ опредолнется свойствами специального стекла, из к-рого иаготовлен звукопровод. Потери в этом стекле теи больше, чем ниже яначение ТКЗ. Поэтому ьгаксимальная задержка при Т1зЗ вЂ” 10 " 11'град не превосходит 100 мнс, в то времн как при ТКЗ =- 10-5 1)град задержка может достигать 1000 мкс.
Уменьшение ТКЗ в термокомпенсиронаниых УЛЗ иа кристаллич. кварца достигается бла- Вх годаря разнице в анапе ТКЗ иа различных участках пути, проходимого УЗ в авукопроводе. Аналогичным образом в кварцево-магниевойУЛЗ длн уменыпения ТКЗ используется разинца в знаке ТКЗ для плавленого кварца л магниевого сплава. Величины потерь в кварцевых и 51агнневых УЛЗ с преобразователныи на кристаллнч. кварца укаааны в табл. 1. Применение пьеэокерамнч. преобразователей позволяет снизить потери на 20 — 30 дВ. Калибрациоииые УЛЗ на объемных волнах имеют звукопровод в форме прнмого бруска с прямоугольным или круглым сечением, на одном пз торцов н-рого закреплен преобразователь, а интервал аанержки определяется двойной длиной звукопровола.
Значения их параметров см. н табл, 1. У и к о г о о т в о д н ы х УЛЗ (рис. 3) число отводов обычно не превышает 20 — 30, время задержки моягет быть от единиц до сотни мко с разницей между отводами от долей Ло десятков мкс. Остальные параметры практически не отличаготся от указанных в табл. 1 примеяительно к соответствующему материалу звукопровода. В переменных УЛЗплавное изменение задержки осуществляется изменением рабочей длины зву- копровода, что, в свою очередь, достигается смещением одной его части отвосительио другой (рис.
4,а,б) или путем перемещении электрона по одному из преобразователей, аакрепленному на звукопроводе клиновидной формы (рис. 4,в). Акустич. Контакт между смещаемыми частями звуко- проводов достигается с помощью жидкого переходного слон (смола, масло и др.). Звукопроводы переменных УЛ3 нзготавлнваазтся преимущественно из плавленого кварца или иа магниевого 182 ЛИНИИ ЗАДКРЖКИ сплава. Скорость иаменения аадержки здесь не превосходит 10 мкс!с, а интервал изменения задержки составляет 10 — 20 мкс. К недостаткам этих УЛЗ относятся неустойчивость заи Рве. а. Ирвиорм «оиструкцвй переменных ультравву«овых линий задержки на объем- ных волнах. задержанного слгиала з процессе изменения задержки и относительно высокий УЛС (более — 20 дБ).
К д и сперсионным УЛЗ могут быть отнесены перпендикулярно-дифракциоиные и клиновые. У первых входной и выходной преобразователи выполнены в виде однофааных неэквндистантных решйгои (т. е. решеток с переменным шагом — расстоянием между соседними электродами; решетка с постоянным шагом нав. эквидистантной), образованных параллельными полосками из пьеаоэлектрнка (напр., из СбЯ или ЕвО), нанесенными на ваапмно перпендикулярные грани звукопровода из плавленого кварца (рис, 5,а), Эффект дисперсии скорости горла здесь имитируется благодаря разнице в расстояниях, проходимых волнами различной длины, нэлученными входной решеткой в направлении выходной под раэнымн углами (дифракционные максимумы решетки).
У вторых (рис. 5,б) преобразователь в виде неэквидаастантиой однофазной решетки наносится на наклонную грань клина, а другой преобравователь в виде пластины или пленки аакреплеп на боковой грани. Разница в расстояниях между отдельными частотно-пэбярательными участками иеэквидистаитной решетки и вторым преобразователем также позволяет имитировать эффект дисперсии.
Время дисперсии в перпендикулярно-дифракционных УЛЗ, работаюхцих на частотах — 20 — 60 МГц, ие превышает 20 мкс. Клиновые дисперсионные УЛЗ работают на частотах 20— 1000 МГц; время дисперсии здесь не превышает 10 мкс на )о =- 20 МГц и уменьшается до 1 — 2 мкс с увеличением / . Коэфф. сжатия в зтих УЛЗ может достигать 500 цри уровне боковых лепестков, не превышающем — 30 дБ.
УЛЗ на объемных волнах, работающие на частотах 400 — 500 МГц и выше, наз. гиперавуковыми линиямн задержки (ГЛЗ). Звукопроводы ГЛЗ иаготавливаются преимущественно из моиокристаллоз кварца, ннобата лития, рутила, сапфира, рубина, железо-иттриевого граната (ЖИГ) и алюмо-иттриевого граната (АИГ). Звукопрозоды вырезаются из кристалла и имеют вид бруска с заданной кристаллографич.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
